JP5271137B2 - エンジン出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン出力制御装置に係り、特に、車体のウィリー状態を検知するとエンジン出力を低下させ、ウィリー状態から適正に復帰させるようにしたエンジン出力制御装置に関する。

従来から、自動二輪車の特性として、スロットルグリップやクラッチ等の急操作等により、駆動輪に伝達される回転駆動力が過大になると、前輪が路面から離れるウィリー状態が発生することが知られている。

特許文献１には、車体に取り付けられた加速度センサの出力信号に基づいてウィリー状態を検知し、ウィリー状態が検知されると、エンジン出力を徐々に低下させてウィリー状態から復帰させるようにしたエンジン出力制御装置が開示されている。

特開２００２−７０７０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたエンジン出力制御装置において、一般的に加速度センサは重力成分としての力を検出して出力するので、走行中の振動等を誤検出してしまわないように、加速度センサの出力が低出力になるような低ピッチ角の領域については、感度を低く設定せざるを得ないという課題があった。したがって、前輪の着地近傍での出力制御が難しく、ウィリーの度合いによっては、ウィリー状態からの復帰に時間がかかったり、急に前輪が路面に着地することにより衝撃が生じる可能性があった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ウィリー状態を角速度センサで検知することで、ウィリーの度合いに応じたエンジン出力の低減制御を実行可能とするエンジン出力制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、車体のウィリー状態を検出してエンジン出力を制御するエンジン出力制御装置（７０）において、少なくとも前記車体のピッチ方向の角速度を検出する角速度センサ（３０）と、前記ピッチ方向の角速度に基づいて、前記車体のピッチ角（θＡ）を算出する車体角度算出部（７１）と、少なくとも前記ピッチ角（θＡ）に応じて、車体のウィリー状態を検知するウィリー状態判定部（７３）と、前記ウィリー状態が検知されると、前記ピッチ角に応じた低減量で前記エンジン出力を低減する出力制御部（７４）とを具備する点に第１の特徴がある。

また、前記出力制御部（７４）は、前記車体のピッチ角（θＡ）が大きいほど、前記エンジン出力の低減量を大きくする点に第２の特徴がある。

また、前記ピッチ角（θＡ）が所定角度（θＡ１）よりも小さい場合は、前記エンジン出力の低減制御を実行しない点に第３の特徴がある。

また、発進時の走行モードまたは発進時以外の走行モードであるかを判定する走行モード判定部（７２）を備え、前記出力制御部（７４）は、前記走行モード判定部（７２）によって判定された走行モードに応じて、異なるエンジン出力低減制御を実行する点に第４の特徴がある。

また、前記出力制御部（７４）は、エンジン出力の低減量を、前記発進時以外の走行モードよりも発進時の走行モードの方を大きくする点に第５の特徴がある。

また、前記走行モードを任意に切り換える切換スイッチ（２２）を具備する点に第６の特徴がある。

また、前記発進時の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数は、前記発進時以外の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数より少ない点に第７の特徴がある。

また、前記出力制御部（７４）によるエンジン出力低減制御は、スロットルバルブ（６２）の開度低減制御および点火装置（６０）の遅角制御により実行される点に第８の特徴がある。

さらに、前記角速度センサ（３０）は、前記車体の車幅方向中央で、かつ車体前端部近傍に配設されている点に第９の特徴がある。

第１の特徴によれば、少なくとも前記車体のピッチ方向の角速度を検出する角速度センサと、ピッチ方向の角速度に基づいて車体のピッチ角を算出する車体角度算出部と、少なくともピッチ角に応じて、車体のウィリー状態を検知するウィリー状態判定部と、ウィリー状態が検知されると、ピッチ角に応じた低減量でエンジン出力を低減する出力制御部とを具備するので、ウィリー状態の検知時に、車体のピッチ角、すなわち、ウィリーの度合いに応じた最適なエンジン出力低減制御を行うことが可能となる。これにより、ピッチ角が小さい領域においても、センサの感度を下げることなくエンジン出力低減制御を良好に行うことができるとともに、例えば、急な出力低下による前輪の着地時にショック等を生じることがなく、かつウィリー状態から短時間で復帰させることができる。

第２の特徴によれば、出力制御部は、車体のピッチ角が大きいほどエンジン出力の低減量を大きくするので、ウィリーの度合いが大きい場合でも、短時間でウィリー状態から復帰させることができる。

第３の特徴によれば、ピッチ角が所定角度よりも小さい場合は、エンジン出力の低減制御を実行しないので、エンジン出力の低減制御を行う範囲を限定することが可能となり、例えば、前輪がわずかに浮き上がった状態で得られる後輪の最大グリップ力が失われることを防ぎ、高い加速性能を維持することが可能となる。

第４の特徴によれば、発進時の走行モードまたは発進時以外の走行モードであるかを判定する走行モード判定部を備え、出力制御部は、走行モード判定部によって判定された走行モードに応じて、異なるエンジン出力低減制御を実行するので、ウィリーの発生状況に応じた、より精度の高いエンジン出力低減制御が実行可能となる。

第５の特徴によれば、出力制御部は、エンジン出力の低減量を、発進時以外の走行モードよりも発進時の走行モードの方を大きくするので、ウィリー状態が発生しやすい発進時におけるエンジン出力低減量が大きくなることで、発進時のウィリー状態から短時間で復帰することが可能となる。

第６の特徴によれば、走行モードを任意に切り換える切換スイッチを具備するので、例えば、発進前に乗員が走行モード切換スイッチを操作することで、任意に発進時の走行モードに設定することが可能となる。

第７の特徴によれば、発進時の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数は、発進時以外の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数より少ないので、ウィリー状態が発生しやすい発進時において、ウィリー状態であることを早く判定することが可能となり、これによりウィリー状態から素早く復帰することができる。

第８の特徴によれば、出力制御部によるエンジン出力低減制御は、スロットルバルブの開度低減制御および点火装置の遅角制御により実行されるので、エンジン出力低減制御の精度を高めることが可能となる。

第９の特徴によれば、角速度センサは、車体の車幅方向中央でかつ車体前端部近傍に配設されているので、角速度センサが、車体中心線上でかつ後輪から最も遠い位置に配設されることとなり、車両のウィリー状態の検知精度が高められる。

本発明の一実施形態に係るエンジン出力制御装置を適用した自動二輪車の側面図である。 自動二輪車の正面図である。 エンジン出力制御装置およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。 ウィリー時出力低減制御の手順を示すフローチャートである。 ピッチ角−リタード量マップである。 ピッチ角−目標スロットル開度マップである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン出力制御装置を適用した自動二輪車１の側面図である。また、図２は、自動二輪車１の正面図である。メインフレーム２の前端部に設けられたヘッドパイプ３には、不図示のステアリングステムが回動自在に軸支されている。該ステアリングステムには、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク４が取り付けられており、前輪ＷＦは、フロントフォーク４の上端部に取り付けられた左右一対のハンドルバー５によって操舵可能とされている。フロントフォーク４の下部には、そのストローク量を検知するフロントフォークストロークセンサ４０が取り付けられている。

メインフレーム２の後方下部には、駆動輪としての後輪ＷＲを回転可能に軸支するスイングアーム１２が、ピボット軸１０によって揺動自在に軸支されている。スイングアーム１２とメインフレーム２との間には、リンク機構を介して互いを連結するリヤクッション１１が配設されている。

ピボット軸１０の前方かつメインフレーム２の下方には、エンジン１４が配設されている。エンジン１４の上部には、燃料噴射装置およびスロットルボディを含む吸気管２１が取り付けられており、その上部には、エアクリーナボックス１３が接続されている。エンジン１４の前方側には、該エンジン１４の燃焼ガスを車体後端部に配設されたマフラ１６に導く排気管１５が取り付けられている。

ヘッドパイプ３の前方側には、フロントカウル６が配設されており、前輪ＷＦの上方には、フロントフェンダ２０が配設されている。メインフレーム２の上部には、燃料タンク７が配設されている。メインフレーム２から後方上方に延出するシートフレーム１７には、シート８およびシートカウル９が取り付けられている。シート８の下方には、バッテリ１９およびエンジン出力制御装置としてのＥＣＵ７０が配設されている。

図１において、実線Ｇは略水平な路面、二点鎖線Ｈは路面Ｇと平行な線、一点鎖線Ｊは前輪ＷＦが路面に接地した状態での車体水平線をそれぞれ示している。この図では、スロットルグリップやクラッチ等の急操作等により、駆動輪に伝達される回転駆動力が過大になることで生じるウィリー状態を示しており、自動二輪車１は、路面Ｇに対してピッチ角θＡでのウィリー状態にある。

図２を参照して、車体中心線Ｃをまたぐ車幅方向中央で、フロントカウル６の車体前端部近傍には、車体のロール方向、ヨー方向、ピッチ方向の動きをそれぞれ検知可能なジャイロセンサ３０が配設されている。また、車幅方向左側のハンドル５の基部には、車両の発進時に乗員が操作することで、車両の走行モードを、通常走行時に好適な出力低減制御を行う通常走行モードおよび発進時に好適な出力低減制御を行うスタートモードとの間で任意に切り換えることができる走行モード切換スイッチ２２が取り付けられている。

ジャイロセンサ３０は、セラミックケースの中に中空状態で保持された圧電素子に対して慣性力が加えられた際に、圧電素子が微妙に歪んで発生する電荷を電気信号として取り出す角速度センサである。これにより、ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向からなる三次元方向の角速度を検知することが可能であり、ＥＣＵ７０は、この角速度に基づいて、車体の三次元角度および角速度変化率を算出する。以下、ジャイロセンサ３０で検知された角速度に基づいて車体の絶対角度を算出する手順を説明する。

三次元方向の角度は、角速度を積分することによって算出されるが、この算出された角度は相対角度である。したがって、水平面に対する絶対角度を算出するため、加速度センサによって検知される重力加速度が基準値として用いられる。このとき、加速度センサの出力値は、コーナリング中に発生する横方向の加速度等、車両の走行状態に影響を受けるため、例えば、車速センサの出力値に基づいて横方向の加速度等を算出し、この算出値を加速度センサの出力値から減算することによって、車両が走行中であっても、常に角度算出の基準方向、すなわち、重力加速度の作用方向を求めることが可能となる。

また、ジャイロセンサ３０の出力信号に基づいて車体の絶対角度を算出する際には、上記した加速度センサおよび車速センサの出力値に基づいた補正に加えて、外気温や各種機器が生じるノイズ、さらには、地球の回転角度によって生じるドリフト誤差に対するバイアス補正も行われる。なお、このバイアス補正は、加速度センサの出力値に対しても実行される。上記したようなセンサ出力に対する補正は、例えば、車両の主電源をオンにする毎に実行したり、所定期間が経過する毎に自動的に実行することが可能である。

図３は、本実施形態に係るエンジン出力制御装置およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。ＥＣＵ７０には、ジャイロセンサ３０の出力信号に基づいて車体角度を検知する車体角度算出部７１と、各種センサ信号に応じて車両がウィリー状態になったことを判定するウィリー状態判定部７３と、走行モード切換スイッチ２２の出力信号に応じて車両の走行モードを判定する走行モード判定部７２と、エンジン出力の低減制御を実行する出力制御部７４とが含まれる。

ウィリー状態判定部７３には、前輪回転数センサ５１、後輪回転数センサ５２、エンジン回転数センサ５３、スロットルバルブモータ６１で駆動されるスロットルバルブ６２の開度を検知するスロットルバルブ開度センサ５５、乗員が操作するスロットルグリップの回動角度を検知するスロットルグリップ開度センサ５５、エンジン１７の変速機のギヤ段数を検知するギヤポジションセンサ５６、フロントフォークストロークセンサ４０からの出力信号がそれぞれ入力される。

出力制御部７４には、ピッチ角−リタード（遅角）量マップ７５およびピッチ角−目標スロットルバルブ開度マップ７６が含まれる。出力制御部７４は、ウィリー状態判定部７３および走行モード判定部７２からの出力信号に基づいて、前記２つのマップ７５，７６から導出される点火時期のリタード量およびスロットルバルブ６２の開度低減量を用いて、スロットルバルブモータ６１および点火装置６０をそれぞれ駆動する。

図４は、本実施形態に係るウィリー時出力低減制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、図３に示した各種センサの出力信号の検知が実行される。ステップＳ２では、ＥＣＵ７０の車体角度算出部７１において車体のピッチ角が算出される。続くステップＳ３では、走行モード判定部７２が、走行モード切換スイッチ２２の出力信号に基づいてスタートモードであるか否かを判定する。

ステップＳ３で肯定判定される、すなわち、スタートモードであると判定されると、ステップＳ４に進み、前輪ＷＦが路面から離れる方向での車体のピッチ角が所定値（例えば、１０度）以上であるか否かが判定される。ステップＳ４で肯定判定されると、ステップＳ５において、車両がウィリー状態であると判定されて、ステップＳ６に進む。なお、ステップＳ４で否定判定されると、ステップＳ４の判定に戻る。

ステップＳ６では、ピッチ角−リタード量マップ７５およびピッチ角−目標スロットルバルブ開度マップ７６を用いて、ピッチ角に応じたスタートモード用のリタード量およびスロットルバルブ開度が導出される。続くステップＳ７では、導出されたリタード量に応じて点火装置６０を駆動する。ステップＳ８では、導出された目標スロットルバルブ開度に応じてスロットルバルブモータ６１を駆動する。

そして、ステップＳ９では、車速が所定値以上であるか否かが判定され、否定判定されるとステップＳ９の判定に戻る。一方、肯定判定される、すなわち、車速が所定値以上となり、ウィリー状態が発生しやすい発進直後の期間が終了したと判定されると、ステップＳ１０に進んでスタートモードをリセットし、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ９では、ギヤポジションセンサによって検知される変速段（例えば、１速ギヤから３速ギヤまでシフトアップされた）に応じて、ウィリー状態が発生しやすい発進直後の期間が終了したことを判定してもよい。

他方、前記ステップＳ３で否定判定される、すなわち、走行モードが通常走行モードであると判定されると、ステップＳ１１に進む。以下、ステップＳ１１ないしＳ１６の判定により、車両がウィリー状態にあるか否かが判定される。まず、ステップＳ１１では、前後輪回転数がそれぞれ所定値（例えば、車速換算で５０ｋｍ／ｈ）以上であるか否かが判定され、ステップＳ１２では、エンジン回転数が所定範囲内（例えば、５０００ｒｐｍ以上）であるか否かが判定される。ステップＳ１３では、スロットルバルブ開度が所定範囲内（例えば、５０％以上）であるか否かが判定され、ステップＳ１４では、フロントフォーク４のストローク量が所定値（例えば、５ｍｍ）未満であるか否かが判定される。

続くステップＳ１５では、前輪回転数が不変または減少したか否かが判定され、ステップＳ１６では、前輪ＷＦが路面から離れる方向での車体のピッチ角が所定値（例えば、１０度）以上であるか否かが判定される。なお、ステップＳ１５の判定は、ウィリー状態となって前輪ＷＦが路面から離れると、路面によって従動回転されることがなくなり、その回転速度が減少することを判定するものである。

ステップＳ１１ないし１６ですべて肯定判定されると、ステップＳ１７において、車両がウィリー状態であると判定されて、通常走行モード時にウィリー状態が発生した場合の出力低減制御を開始する。なお、ステップＳ１１ないし１６のいずれかで否定判定されると、ステップＳ２１に進み、出力低減制御を実行せずに一連の制御を終了する。

そして、ステップＳ１８では、ピッチ角−リタード量マップ７５およびピッチ角−目標スロットルバルブ開度マップ７６を用いて、ピッチ角に応じた通常走行モード用のリタード量および目標スロットルバルブ開度が導出される。ステップＳ１９では、導出されたリタード量に応じて点火装置６０を駆動し、ステップＳ２０では、導出された目標スロットルバルブ開度に応じてスロットルバルブモータ６１を駆動し、一連の制御を終了する。

なお、上記したように、スタートモードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数は、通常走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数より少ないので、ウィリー状態が発生しやすい発進時において、ウィリー状態であることを早く判定することが可能となり、これによりウィリー状態から素早く復帰することができる。

図５は、本実施形態に係るピッチ角−リタード量マップ７５である。また、図６は、本実施形態に係るピッチ角−目標スロットル開度マップ７６である。図示するように、本実施形態では、ピッチ角θＡがθＡ１に達するまでの期間を不感帯とし、エンジン出力を低減するためのリタード量Ｒおよびスロットルバルブ開度θＢの制御を実行しないように設定されている。これにより、前輪ＷＦがわずかに浮き上がった状態で得られる後輪ＷＲの最大グリップ力が失われることを防ぎ、高い加速性能を維持することが可能となる。

図５のピッチ角−リタード量マップ７５においては、スタートモード時において、ピッチ角θＡ１からリタード量を増加させ、θＡ２において最大リタード量Ｒ１に達するように設定されている。これに対し、通常走行モード時は、ピッチ角θＡ１からリタード量の増加が開始されるものの、立ち上がり曲線はスタートモード時に比して緩やかで、ピッチ角θＡ２を大きく上回ってから最大リタード量Ｒ１に達するように設定されている。

また、図６のピッチ角−目標スロットルバルブ開度マップ７６では、スタートモード時において、ピッチ角θＡ１からスロットルバルブ開度θＢを低減させ、ピッチ角θＡ３において最小開度θＢ２に達するように設定されている。これに対し、通常走行モード時は、ピッチ角θＡ１からスロットルバルブ開度θＢの低減が開始されるものの、立ち下がり曲線はスタートモード時に比して緩やかで、ピッチ角θＡ３を大きく上回ってから最小開度θＢ２に達するように設定されている。上記したような両マップ７５，７６の設定によれば、ウィリー状態が発生しやすい発進時におけるエンジン出力低減量が大きくなり、発進時のウィリー状態から短時間で復帰させることが可能となる。

上記したように、本発明に係るエンジン出力制御装置によれば、車体のピッチ角が大きいほど、エンジン出力の低減量を大きくするようにしたので、ウィリー状態の検知時に、そのウィリーの度合いに応じた最適なエンジン出力低減制御を行うことが可能となる。これにより、例えば、急な出力低下による前輪の着地時にショック等を生じることがなく、かつウィリー状態から短時間で復帰させることができる。

ジャイロセンサ、走行モード切換スイッチ等の構造や形状、ＥＣＵの内部構成、ピッチ角−リタード量マップ、ピッチ角−目標スロットル開度マップの構成等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態における出力低減制御は、ピッチ角−リタード量マップ、ピッチ角−目標スロットル開度マップの両方を用いて制御を行っているが、これに限らずいずれか一方のマップにより行うものであってもよい。

１…自動二輪車、１４…エンジン、３０…ジャイロセンサ（角速度センサ）、５０…走行モード切換スイッチ、７０…ＥＣＵ（エンジン出力制御装置）、７１…車体角度算出部、７２…走行モード判定部、７３…ウィリー状態判定部、７４…出力制御部、７５…ピッチ角−リタード量マップ、７６…ピッチ角−目標スロットルバルブ開度マップ

Claims (7)

1. 車体のウィリー状態を検出してエンジン出力を制御するエンジン出力制御装置（７０）において、
   少なくとも前記車体のピッチ方向の角速度を検出する角速度センサ（３０）と、
   前記ピッチ方向の角速度に基づいて、前記車体のピッチ角（θＡ）を算出する車体角度算出部（７１）と、
   少なくとも前記ピッチ角に応じて、車体のウィリー状態を検知するウィリー状態判定部（７３）と、
   前記ウィリー状態が検知されると、前記ピッチ角（θＡ）に応じた低減量で前記エンジン出力を低減する出力制御部（７４）とを具備し、
   前記出力制御部（７４）は、前記車体のピッチ角（θＡ）が大きいほど、前記エンジン出力の低減量を大きくし、
   発進時の走行モードまたは発進時以外の走行モードであるかを判定する走行モード判定部（７２）を備え、
   前記出力制御部（７４）は、前記走行モード判定部（７２）によって判定された走行モードに応じて、異なるエンジン出力低減制御を実行することを特徴とするエンジン出力制御装置。
2. 前記ピッチ角（θＡ）が所定角度（θＡ１）よりも小さい場合は、前記エンジン出力の低減制御を実行しないことを特徴とする請求項１に記載のエンジン出力制御装置。
3. 前記出力制御部（７４）は、エンジン出力の低減量を、前記発進時以外の走行モードよりも発進時の走行モードの方を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン出力制御装置。
4. 前記走行モードを任意に切り換える切換スイッチ（２２）を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジン出力制御装置。
5. 前記発進時の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数は、前記発進時以外の走行モードにおいてウィリー状態を判定するための条件の数より少ないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエンジン出力制御装置。
6. 前記出力制御部（７４）によるエンジン出力低減制御は、スロットルバルブ（６２）の開度低減制御および点火装置（６０）の遅角制御により実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のエンジン出力制御装置。
7. 前記角速度センサ（３０）は、前記車体の車幅方向中央で、かつ車体前端部近傍に配設されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジン出力制御装置。

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